MICROBIOLOGIA - LABORATORIO

L’insegnamento si inserisce fra le attività caratterizzanti del corso di laurea triennale in CT5 - Scienze Ambientali. L’obiettivo formativo specifico dell’insegnamento, che comprende lezioni frontali teoriche e da questo AA anche delle sessioni pratiche di laboratorio di base, è quello di fornire alle studentesse e agli studenti le conoscenze di base della biologia, fisiologia ed ecologia dei microrganismi, sia Procarioti che Eucarioti, presenti in diversi ambienti, conoscenze che saranno formulate e inquadrate per comprendere i peculiari processi di interazione tra tali microrganismi e i vari comparti ambientali colonizzati. L'insegnamento si sviluppa, pertanto, con approccio multidisciplinare, richiamando concetti e principi che spaziano dalla biochimica alla genetica alla ecotossicologia.
Obiettivi formativi dell’insegnamento sono: 1) sviluppare la capacità di individuazione e discernimento dei differenti microorganismi dipendentemente dall’ambiente colonizzato; 2) stimolare un approccio sistemico nella determinazione e risoluzione di fenomeni inerenti la sfera microbiologica; 3) spingere ad un approccio trasversale e multidisciplinare nell’inquadrare le possibili metodologie di utilizzo dei microorganismi; 4) fornire le basi scientifiche teoriche per un eventuale approccio sperimentale, ottenuto sia con metodologie classiche che con tecnologie avanzate; 5) saper trattare e valutare i dati sperimentali raccolti per poter formulare la più idonea linea di intervento e gestione della problematica considerata, a partire dalla peculiarità ambientale; 6) instillare un linguaggio scientifico preciso e appropriato.

N.B. LA STRUTTURA E I CONTENUTI DELL'INSEGNAMENTO POTRANNO SUBIRE VARIAZIONI IN CONSEGUENZA DELL'EPIDEMIA DI COVID-19.

1. Conoscenza e comprensione
1.1. Conoscere le caratteristiche morfologiche caratterizzanti i differenti microrganismi ai fini del loro riconoscimento.
1.2. Conoscere gli elementi caratterizzanti la fisiologia espressa dai differenti microrganismi nel particolare sito di colonizzazione, in dipendenza dalle sue caratteristiche chimico-fisiche, nello specifico contesto ambientale.
1.3. Comprendere la migliore strategia di intervento, sia per un eventuale utilizzo dei microrganismi che per la loro rimozione, in base alle caratteristiche biochimico-funzionali espresse sito-specificamente dal microrganismo.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
2.1. Saper riconoscere i microorganismi e le loro interazioni.
2.2. Saper inquadrare gli elementi abiotici e i fattori ambientali che influenzano l’instaurarsi di un processo di colonizzazione microbiotica.
2.3. Saper proporre una strategia di intervento, tenendo conto delle proprietà chimico-fisiche delle matrici in gioco, per gestire un processo di colonizzazione.

3. Capacità di giudizio
3.1. Saper interpretare, valutare criticamente e discutere i risultati di analisi sperimentali atte all’individuazione e caratterizzazione di processi deputati a microorganismi, in particolare focalizzando la dipendenza dal tipo di matrice di attecchimento.
3.2. Sviluppare l’abilità di mettere insieme in un contesto sperimentale le varie informazioni chimico-fisico-biologico-ambientali raccolte per una congrua caratterizzazione del (micro)ambiente e il più proficuo e sostenibile intervento.

4. Abilità comunicative
4.1. Saper comunicare in maniera coerente e rigorosa le conoscenze apprese ed i risultati, usando un linguaggio scientifico appropriato.
4.2. Saper interagire con il docente e con i compagni in modo rispettoso e costruttivo..

5. Capacità di apprendimento
5.1. Saper prendere appunti, mostrando autonomia nella identificazione degli aspetti salienti delle nozioni espresse a lezione e dei punti focali delle sperimentazioni di laboratorio.
5.2. Saper ricercare e utilizzare testi e bibliografia di riferimento.
5.3. Saper esplicitare gli argomenti teorici con capacità di contestualizzare.

Le tematiche affrontate durante il corso rendono auspicabile che lo studente possieda già nozioni di base di biologia e del metodo scientifico; inoltre, presuppongono conoscenza di biochimica, fisica, chimica generale ed inorganica, ecologia.

PARTE I
PROCARIOTI E EUCARIOTI
Caratteristiche e differenze. Membrana plasmatica: struttura biochimica, funzioni; differenze. Patrimonio genetico: DNA, geni e genomi; riproduzione e ricombinazione genica. Mitosi e meiosi. Replicazione. Mutazioni.
TECNOLOGIA DEL rDNA
Cenni su applicazioni usate nella ricombinazione genica (FISH, enzimi di restrizione, produzione di anticorpi, vettori di espressione, clonazione, cDNA e microarray, genomic library).
VIRUS
Sistematica. Tipi morfologici. Virulenza e lisogenia.
BATTERI
Sistematica. Tipi morfologici. Membrana cellulare: morfologia e funzioni. Spazio periplasmico, membrana esterna, capsula. Parete: struttura chimica, morfologia, funzioni; differenze tra Batteri Gram (+) e (-): colorazione di Gram. Parete degli Archeabatteri. Citoplasma batterico e inclusioni cellulari. Ribosomi batterici. DNA batterico. Flagelli e fimbrie. Spore: caratteristiche morfologico- strutturali, proprietà. Archeabatteri: collocazione evolutiva; caratteristiche strutturali e funzionali; nicchie ecologiche estreme. Cianobatteri: caratteristiche morfologico-strutturali e funzionali.
PROTISTI
Cenni di morfologia, fisiologia e ecologia di Protozoi (Ciliati, Flagellati, Amebe, Mixomiceti) e Microalghe.
FUNGHI
Sistematica. Muffe e Lieviti: caratteri morfologici. Parete e membrana cellulare: composizione chimica, struttura, funzioni. Ife: tipi, struttura, funzioni. Sistema endomembranoso cellulare. Nucleo e nucleoli. DNA e RNA: peculiarità cromosomiche e genomiche. Mitocondri. Citosol e citoscheletro. Strutture vegetative. Metabolismo: simbionti; saprofiti; parassiti. Ciclo vitale: fasi gamiche e caratteristiche riproduttive nei diversi Phyla.
LICHENI
Caratteristiche morfologico-strutturali e interazioni funzionali e biochimiche. Capacità di attecchimento su substrati differenti; successione ecologica. Riproduzione.

PARTE II
I MICROORGANSIMI NELLE DIVERSE MATRICI AMBIENTALI
a) FATTORI AMBIENTALI
Condizioni ambientali per la crescita attiva o la quiescenza: limiti di tolleranza; inibizione/incremento del biochimismo dei biodeteriogeni. Temperatura: curva di Arrhenius, optimum/range di temperatura ottimale. Ossigeno: aerobiosi e anaerobiosi. Luce: fototropismo e fotoperiodismo, eliofilia e fotosintesi; qualità, quantità, durata; radiazioni ad alta energia. Disponibilità di acqua: water activity, RH; dilavamento. Correnti d’aria. Pressione osmotica e concentrazioni saline. pH: optimum di attività. Micro e macro sito-specificità ambientale.
b) CARATTERISTICHE DEL SUBSTRATO
Presenza di microorganismi nelle matrici ambientali. Peculiarità favorenti l’attecchimento: morfologia, caratteristiche chimico-fisiche, biorecettività, tempo di esposizione ai fattori ambientali. Effetto e tipologie di inquinanti (biodegradabili, (non)conservativi, particellati, bioaerosol) nell’ambiente di attecchimento.
c) BIODIVERSITA’ MICROBICA
Attività cellulare e trofismo. Autotrofia ed eterotrofia. Cinetiche di crescita. Cicli biogeochimici e trasformazioni microbiche di C, N, P, S, Fe. Biodegradazione e biodeterioramento: fenomeni e processi (bio)fisici, (bio)chimici; colonizzazione, attecchimento e attività biologica; strutture molecolari, enzimi, prodotti di scarto. Biofilm: tipologie, fasi, EPS. Batteri Gram (+) e Gram (-), Archeabatteri, microalghe e Cianobatteri, Funghi (Lieviti e Muffe), Protisti. Campionamento in differenti matrici ambientali. Terreni di coltura (generici, selettivi, elettivi). Identificazione: tecniche classiche (morfologia delle colonie, osservazione al microscopio, colorazioni; attività biochimica) e di biologia molecolare (estrazione DNA, rRNA; elettroforesi; blotting). mVOC e micotossine: metabolismo, fonti, tossicità verso altri (micro)organismi e nei comparti ambientali. Biocidi: tipologie, (eco)tossicologia.

Appunti delle lezioni e presentazioni in ppt (forniti precedentemente alle lezioni frontali). Verranno inoltre forniti indicazioni su articoli scientifici da consultare.
Per approfondire gli argomenti trattati:
- M.T. Madigan, J.M. Martinko,K.S. Bender, D.H. Buckley, D. A. Stahl Brock. Biologia dei microrganismi. Pearson Learning Solution.
- S. Donadio, G. Marino. Biotecnologie microbiche. Casa Editrice ambrosiana.
- P. Barbieri, G. Bestetti, E. Galli. Microbiologia ambientale ed elementi di ecologia microbica , CEI-Casa Editrice Ambrosiana, Milano.

La verifica dell’apprendimento avviene per mezzo di una prova scritta, con domande a risposta aperta, della durata di due ore. Per ogni domanda è già prefissato un punteggio massimo e la valutazione verrà eseguita in modalità comparativa. L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare e valutare: a) la conoscenza dei contenuti affrontati a lezione, b) la capacità di ragionamento critico, c) la conseguita abilità di effettuare collegamenti trasversali anche con approccio multidisciplinare.
Contribuiranno all’esito positivo della prova il grado di accuratezza delle risposte e la proprietà del linguaggio scientifico utilizzato.

L’insegnamento è organizzato in lezioni teoriche frontali, supportate da diapositive su PowerPoint (i file in formato .pdf verranno forniti anticipatamente alla lezione). Eventuali seminari di approfondimento su casi reali verranno direttamente concordati con finalità di insegnare come sviluppare un percorso sistemico e multidisciplinare nella individuazione e gestione in indoor e outdoor di aspetti applicativi trattati durante il corso.
Sono, inoltre, previste delle sessioni di laboratorio, a frequenza obbligatoria, per apprendere i rudimenti pratici in campo microbiologico e familiarizzare con la strumentazione di uso tipico, nonché le modalità da seguire per lavorare in modo asettico.

ACCESSIBILITA', DISABILITA' E INCLUSIONE
Accomodamenti e Servizi di Supporto per studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento: Ca’ Foscari applica la Legge Italiana (Legge 17/1999; Legge 170/2010) per i servizi di supporto e di accomodamento disponibili agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento. In caso di disabilità motoria, visiva, dell’udito o altre disabilità (Legge 17/1999) o un disturbo specifico dell’apprendimento (Legge 170/2010) e si necessita di supporto (assistenza in aula, ausili tecnologici per lo svolgimento di esami o esami individualizzati, materiale in formato accessibile, recupero appunti, tutorato specialistico a supporto dello studio, interpreti o altro), si contatti l’ufficio Disabilità e DSA: disabilita@unive.it.

SOSTENIBILITA'
• 1 CFU: dispense e materiali di approfondimento e di autovalutazione online.
• 1 CFU: contenuti del corso dedicati all’approfondimento nell’uso di biocidi a moderato impatto ambientale e sulla salute umana, soprattutto se usati in ambiente indoor, in particolare vagliando l’utilizzo di prodotti naturali e interferendo in primis con metabolismo/riproduzione/ecologia nel microambiente.

scritto

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Capitale naturale e qualità dell'ambiente" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile